优质 高效 务实 中央空调系统变频节能改造及自控集成方案 、
中央空调系统变频节能改造及自控集成解决方案
一．中央空调系统变频节能改造及自控集成概述
中央空调变频节能自控系统初步设计由SIEMENS S7-200系列可编程序控制器(PLC)、Weinview MT6100i 触摸屏(HMI)、SIEMENS M420/M430系列变频器、Schneider电气控制元件组成。控制系统分别对冷冻水泵组、冷却水泵组、阀门等进行分组变频控制，对制冷主机、冷却塔风机进行台式控制。冷冻水泵组（2台泵）、冷却水泵组（2台泵）各配置1台变频器，采用一拖二变频控制方案（循环变频，自动变频调节及启停泵组）。
系统采用一套SIEMENS S7-200 PLC（CPU 226、EM235、EM222）分别控制对应的制冷主机、冷冻水泵组、冷却水泵组、冷却塔、阀门等。与变频器之间采用SIEMENS RS485/USS协议通讯，与HMI采用SIEMENS RS485/PPI协议通讯。同时系统可根据需求增设工业以太网接口或BA接口，工业以太网接口方便集中监控计算机与PLC通讯进行远程监控，预留的BA接口方便与楼宇自控系统(DDC)连接。 中央空调系统组成及流程图（例图）
中央空调控制系统初步设计组态图（例图）
二．中央空调系统变频节能及自控集成 1.泵组的变频控制
二台冷冻水泵组采用一台SIEMENS M430系列风机/泵类专业变频器进行循环变频控制，在冷冻循环水回水总管上安装一台温度传感器将冷冻水实时温度采集到PLC进行数据标准化运算，PLC将标准化的冷冻水温度和设定的冷冻水温度送到PID控制模块(我公司独立开发的空调系统专用PID计算模块)进行控制计算，输出控制变量通过USS协议传输给变频器进行恒温变频调节。PID控制模块以采集的冷冻水温度为过程计算参量，结合我公司多年积累的精确PID控制模块数据整定经验，使冷冻循环水温度变化曲线更加平滑，动态响应调节及节能调节稳定，给用户一个节能、舒适的使用环境。
二台冷却水泵组同样采用一台SIEMENS M430系列风机/泵类专业变频器进行循环变频控制，在冷却循环水出水总管和回水总管上各安装一台温度传感器将冷却出水和回水实时温度采集到PLC进行数据标准化运算。PLC将PID主过程计算参量（标准化冷却回水温度）、PID动态计算参量（标准化冷却水出水温度）以及设定的冷却水温度送到PID控制模块进行控制计算，输出控制变量通过USS协议传输给变频器进行动态恒温及恒温差变频调节。使系统在最大节能的同时达到高效完美的热量交换。
循环变频的控制方式说明（以冷冻水循环泵组控制为例说明）：首先解释名词“下限频率”，下限频率是指冷却水泵和冷冻水泵在系统变频调速运行时为了维持制冷主机安全运行所需的基本水流量所设定的限制频率。系统开始运行时首先变频启动一台冷冻水泵组，泵组先以下限频率开始运行，当PLC检测到变频器频率到达下限频率后自动切换到以设定温度为参考值的PID调节变频恒温运行状态。若在一定时间内（例如1000S，时间可设定）回水温度小于等于设定温度且调节频率等于下限频率时，系统将进入以下限频率为限制值的恒速运行状态，以保证制冷主机安全运行的基本水流量，当回水温度大于设定温度时自动恢复到PID调节变频恒温运行状态。若变频恒温运行时回水温度大于设定温度且调节频率大于49.99Hz持续一定时间（例如1000S，时间可设定），系统自动让该泵组以工频50Hz运行，同时启动下一台冷冻水泵组进行PID调节变频恒温运行，增加泵组运行方式依此类推。当启动泵组台数是2台以上时，若一定时间内（例如1000S，时间可设定）回水温度小于设定温度且调节频率等于下限频率系统将停止以50Hz运行的工频泵组，变频调速运行泵组继续以PID输出的调节变量恒温变频运行。 2.冷却塔风机的台式控制
冷却塔风机采用台式控制，系统开机时自动启动一台冷却塔风机，若在一定时间内（例如1000S，时间可设定）冷却循环水进出水温差小于温差设定值时自动增加一台冷却塔运行，在一定时间内（例如1000S，时间可设定）冷却循环水进出水温差大于温差设定值时自动停止一台冷却塔，在系统运行过程中至少有一台冷却塔在持续运行，以保证系统正常运行。 3.制冷主机的台式控制
制冷主机采用台式控制，系统开机时自动启动一台制冷主机，若在高峰期冷冻回水温度一直大于设定温度且制冷主机满负荷运转时，系统自动启动第二台制冷主机，若二台制冷主机同时运行，冷冻回水温度小于设定温度且制冷主机负荷在50%时自动停止最先启动或运行时间最长的制冷主机。在系统运行过程中至少有一台制冷主机在持续运行，以保证系统正常运行。冷水机组自动调节控制，自控系统只对其进行台式控制和状态监控。 4.制冷主机的阀门控制
制冷主机的冷冻/冷却循环水电动阀门按照开启主机的序号自动打开并保持常开状态，未开启的主机冷冻/冷却循环水电动阀门全部关闭并保持常闭状态，同时系统监视阀门的实时状态。
5.系统自动控制过程
点击人机对话系统（HMI）的自动控制操作域，系统自动检测制冷主机、冷却循环水泵、冷冻循环水泵、冷却塔、相应电动阀门等设备的当前是否是自动控制状态、是否有故障等。当检测到有设备没有设置为自动状态或故障时系统自动提示报警同时系统进入自动控制待机状态；当同一类别设备都没有设置为自动状态或故障，没有一台可以自动控制时系统提示报警同时锁定系统，等待该类别设备设置为自动状态同时故障解除后系统进入自动控制待机状态。
当系统自动控制准备完毕，点击HMI的自动启动按钮或系统自动定时开机控制（定时开关机是系统在无人值守情况下，系统自动按照设定的开/关机时刻对系统自动执行开启/关闭操作。例如星期一到星期五的早上8:00 开机，下午5:00关机，周六周日系统自动待机，
